硅空位中心实现量子网络化的新突破

量子网络是一种有望在光网络上实现防篡改通信的技术。含硅空位中心的人造钻石芯片因其天然发光特性、小型化、固态化及相对易于规模化生产等优势，成为量子网络的理想载体。然而其发光频率不统一的特性长期阻碍着量子信息交换。

去年，某中心量子计算实验室与哈佛大学、汉堡大学等机构合作，提出了一种突破性解决方案。该成果以《可区分量子发射体的光学纠缠》为题发表于《物理评论快报》。

量子网络的核心价值

通过光纤传输量子比特的单光子通信技术，可生成加密密钥确保安全性。当该技术实现高带宽传输时，用户能远程调用量子计算资源而不泄露数据或程序内容。

技术实现突破

硅空位中心由钻石晶格中两个碳原子被硅原子取代形成。其额外电子既能吸收光量子，又可存储量子信息，被称为"量子存储器"。传统方案需要大型设备，而该固态芯片方案显著提升了实用性。

关键技术革新

研究团队基于 1990 年代"Elitzur-Vaidman 炸弹测试"思想实验，构建了频率干涉仪：将单光子分裂为两个频率分量后重组。当两路径等长时，光子会在特定端口相消干涉。若某路径被硅空位中心阻挡，则干涉模式改变，由此实现量子态探测而不直接相互作用。

安全通信机制

当两个硅空位中心分别处于阻挡/透射状态时，重组光会产生特定频率信号。该过程使两个中心形成量子纠缠态，且任何窃听行为都会改变量子比特统计特性，从而被通信方检测到。

这项技术为构建固态量子网络提供了关键解决方案，使得不同波长的硅空位中心能够协同工作，推动量子安全通信向实用化迈进。更多精彩内容 请关注我的个人公众号 公众号（办公 AI 智能小助手）公众号二维码

办公AI智能小助手